50m跨T梁存梁期間上拱撓度分析

王柏林 廖海亮

摘 要：大跨度預應力混凝土T梁預應力水平較高，預制時反拱值較大，存梁過程中的變形控制不容忽視，通過對存梁期影響梁體上拱的預應力松弛、混凝土收縮徐變等影響因素進行分析，提出針對性的應對措施，為同類工程提供借鑒。

關鍵詞：50m跨；T梁；存梁；上拱度分析

近年隨著我國高速公路網的逐漸形成，道路交叉逐漸增多。經常遇到公路跨公路，公路跨鐵路的情形，路線由于立交、斜交、施工不干擾等因素，需要大跨、安全、經濟、施工便捷的橋型也越來越多，50m跨度預應力混凝土先簡支后連續T梁適用性強，應用也越來越廣泛。

但是，預制梁因其在預應力作用下梁體將上拱，加上收縮徐變的作用，在存梁的過程中,梁體上拱將繼續增大，不僅影響梁的外觀及后續工序的質量, 同時導致橋面鋪裝厚度不足，降低橋面的耐久性,影響梁的使用壽命。加上大跨度預制T 梁在存梁過程中與小跨度T 梁相比變形更大, 為了防止大跨度預制梁上拱過大，存梁期不應太長，且存梁期應密切注意梁的累計上拱值，若上拱過大，應采取控制措施。工程中通常在預制主梁的時候設置向下的二次拋物線反拱。

本文以一5x50m跨鐵路工程實橋為背景, 分析了預制T 梁在不同存梁期間上拱撓度, 研究結果可為類似工程建設提供借鑒。

1橋梁概況

某高速公路與鐵路斜交，斜交角度55°，采用50m跨T梁跨越，橋跨布置為5x50,路基寬21.5m,橋梁上下行布置，半幅橋寬10.73米，分為0.5m(護欄墻)+9.88m(行車道)+ 0.35m(護欄墻)。橋梁安全等級為一級。主梁采用部分預應力砼A類構件設計，相對濕度80%。橋面鋪裝厚0.206m,橫向共設置5片T梁。跨中橫斷面布置見下圖左圖(單位cm)。T梁梁高2.8m,腹板寬0.21m,橋面板跨中高0.2m，濕接縫寬0.47m,邊梁、中梁跨中截面尺寸詳見下圖右圖(單位cm)。

主梁采用鋼絞線?準S15.2，fpk=1860Mpa，Ep=1.95×105Mpa，普通鋼筋：采用HRB335，fS k=335Mpa，ES=2.0×105Mpa。預應力鋼束待混凝土達到設計強度等級的90％后張拉，并壓注水泥漿。

2存梁期間梁體上拱撓度分析

梁體存放過程中,梁體產生上拱，如果上拱度過大，影響梁體的外觀及后續工序的質量，且跨中段橋面鋪裝厚度就達不到要求，從而降低橋面耐久性，影響橋梁使用壽命。

影響跨中上拱的主要因素是主梁預應力作用、預應力松弛、砼收縮徐變，以下就分別考慮上述情況，對大跨度預制T梁進行上拱度分析。

2.1 預應力松弛作用下T梁上拱分析

T梁砼養護至張拉強度后，張拉正彎矩鋼束，跨中產生最大正彎矩使跨中上撓。由于預應力筋的松弛作用，初始張拉產生的上拱度隨預加力的降低而逐漸減小。從圖1 中可以看出, 隨著梁體存放時間的增長, 預應力損失量逐漸增大, 導致預應力效應作用下梁體上拱撓度逐漸減小，但該效應隨時間的增長趨于平緩。

2.2 砼收縮徐變作用影響

混凝土不是理論上的勻質彈性材料,在存梁的過程中，混凝土將產生收縮徐變。砼收縮導致梁體下撓,砼徐變導致梁體上拱。梁存放的時間越長，其變形值越大。砼存梁期收縮變形見圖2。砼存梁期徐變變形見圖3。

由圖2和圖3比較可知，相對于收縮，徐變產生梁體上拱值要大很多，徐變引起的上拱值比收縮引起的下撓值大100倍以上。說明徐變是引起存梁期間梁體拱度變化的主要因素, 控制梁體上拱拱度的最主要因素是要控制徐變變形的發展。

由圖3知前期徐變變形的增長幅度較大,之后徐變變形曲線逐漸趨于平緩。所以減少與控制混凝土前期徐變變形對控制存梁期梁體上拱撓度具重要意義。

2.3 控制梁體上拱撓度的措施

因此，控制大跨度預制T梁在存梁期間的上拱撓度對結構的使用性能將非常重要。為此，根據前面所述影響上拱撓度的因素分析基礎上，提出幾點控制梁體拱度的措施：

（1）梁體預制時設置合理的反拱度

在梁體預制的過程中，根據主梁縱向理論計算預拱度值合理地設置梁體底模板跨中的下撓值，把預制梁體的底模板做成下撓的曲線形，使T梁在預應力筋張拉以后的上拱撓度相應折減。

（2）嚴格控制并減少徐變變形

由于混凝土徐變變形對存梁期梁體上拱撓度的控制具有關鍵作用。因此應從混凝土配制、澆筑、養生及存梁環境等各方面嚴格控制并減小徐變變形。混凝土配合比應通過設計和試配選定，提高混凝土的和易性不宜采用加大砂率和水泥的方法；同批梁的混凝土拌和一定要均勻，配合比控制準確，混凝土運輸時間要相近，振搗要密實、全面，否則會由于不同批次的梁之間混凝土差異較大，使梁體張拉后上拱值亦差異很大；預應力張拉完畢后應及時壓漿，管道壓漿要求密實；梁體存放期內要保持80%以上的濕度，避免過分干燥。

3結語

（1）梁體存放時間越長，預應力損失量越大，導致預應力效應作用下梁體上拱撓度減小， 但該效應隨時間的增長趨于平緩。為抵消預應力張拉產生的上拱度影響，可采取設置反拱度的方法。

（2）混凝土徐變是影響梁體上拱的主要因素，減少與控制混凝土徐變變形對減小存梁期梁體上拱撓度具重要意義。

參考文獻

[1]李國平.預應力混凝土結構設計原理［M］.北京:人民交通出版社，2000.

[2]李之達，鄧科李，李耘宇，等. 混凝土徐變及其在橋梁預拱度設置中的運用［J］. 交通科技，2006 (6):15 － 17.